Golfo de México: Características, Ecología y Corrientes Marinas

Capítulo I
Marco Teórico
I.I Golfo de México, características.
El Golfo de México es un sistema ambiental de los más importantes y ricos de la
tierra. Por sus dimensiones y características de cuenca semicerrada, es el gran
mar interior del Atlántico tropical y un verdadero mediterráneo entre las Américas
del norte y del sur (Carson, 1980). Diversos ambientes costeros se albergan a lo
largo de 4000 km de litoral entre las penínsulas de Florida y de Yucatán, en
donde una gran cantidad de hábitats se combinan dando lugar a humedales,
playas, dunas, manglares, arrecifes, cayos, etc.
Debido a su gran extensión el Golfo de México es un importante receptor de
aguas pluviales, donde sobresalen el Mississippi en los Estados Unidos; y el
sistema Grijalva-Usumacinta en México los cuales representan un gran potencial
para el acarreo de sedimentos y materia. Cabe señalar que el sistema GrijalvaUsumacinta junto con el Papaloapan, aportan el 55% de las descargas fluviales
en la vertiente atlántica de México (Basslos, 1977).
Estructuralmente y como área de deposición, el Golfo de México se divide en
siete provincias geológicas: las Cuenca del Golfo, la Plataforma Carbonatada del
Golfo Nororiental, la Plataforma de Yucatán, y en la Sonda de Campeche, la
Zona Ístmica, la Plataforma Oriental Mexicana y la Plataforma Noroccidental del
Golfo (Antonie, 1972). Donde los procesos geológicos que determinan la
distribución y el transporte de sedimentos se encuentran severamente
vinculados con las corrientes y descargas pluviales y con las corrientes de
turbiedad asociadas a los cañones submarinos, principalmente el De Soto y el
de Campeche (Bruma, 1972).
En el Golfo de México una de las mayores morfoestructuras del piso oceánico
es la Plataforma Continental; se trata de una terraza casi continua que bordea
sus márgenes y que se encuentra geológica y fisiológicamente vinculado con la
masa continental. Frente a las costas occidentales de Florida, alcanza una
extensión de 180km; frente a Louisiana de 160km; y hacia territorio mexicano se
va estrechando gradualmente, 45km frente a Tampico y en Veracruz de 6 a 16km
como máximo. A partir de allí nuevamente empieza a ampliarse hasta alcanzar
130km frente a Isla de Carmen; 170km frente a Campeche y unos 260km en el
extremo norte de la península de Yucatán (Lugo, 1985).
De entre los rasgos geomorfológicos más relevantes del Golfo, es en la extensión
de sus plataformas carbonatadas. Al oeste de la Florida y en la Sonda de
Campeche, adquieren dimensiones que las convierten en lugares apropiados
para el estudio de la naturaleza, el origen y la distribución de los sedimentos
carbonatados biogénicos, las arenas limosas carbonatadas y los sedimentos
lodosos que predominan en gran parte del piso del Golfo de México (Bruma,
1972).
En general por su singularidad ecológica y económica el Golfo de México se
describe como la mayor y más importante cuenca de aguas protegidas de la
América Neotropical (Sackett, 1981).
I.I.I Condiciones Biológicas.
Una compleja combinación de los procesos geológicos, depositaciones fluviales,
mezclas de aguas dulces y salinas, elevadas concentraciones de nutrientes,
mareas y corrientes hacen del Golfo de México una de las zonas estuarinas mas
importantes de la tierra (Phleger, 1969). Distribuidos de Tamaulipas a Yucatán
un total de 568600 hectáreas. Estos sistemas lagunares son energéticamente
abiertos y altamente alimentados por los ambientes adyacentes con ciclos
geoquímicos complejos, con una alta productividad potencial. Donde fungen
como áreas de refugio de alimentación y reproducción de por lo menos el 50%
de las especies que constituyen las pesquerías de litoral.
Su alta diversidad de factores ambientales, hábitats, conexiones internas e
interacciones con los ecosistemas adyacentes; así como sus complejos
procesos tróficos dotan a los ecosistemas del Golfo de México de una elevada
riqueza florística y faunística; como, en las riberas y zonas adyacentes de las
lagunas costeras son abundantes los bosques de manglar (Rhizophora mangle,
Avicennia germinans y Laguncularia racemosa); de igual manera con comunes
las vegetaciones palustres constituidas por Typhalatifolia, Phranmites sp., y
Echinohla sp. Esta biomasa vegetal es complementada por las especies libreflotadoras, como Eichornia crassipes, y Pistia stratiotes; enraizadas sumergidas
como Vallisneria americana, Najas guadalupensis y Potamogeton illinoensis;
enraizadas hojas flotantes como; Nynphaea ampla y Nelumbo iutea, además de
las extensas praderas de pastos marinos (Halodule beaudettei, H. wrghtoo,
Syringodium filiforme, Thalassia testudium y Ruppia marítima) que se extiende
desde los pantanos de mareas, lagunas costeras y los estuarios, hasta los
bordes de la plataforma continental, especialmente en el área de laguna de
Términos, en las zonas arréciales de Veracruz y en los grandes sistemas esterolagunares de Tamaulipas (Vera-Herrera et al., 1988; De la Lanza y Tovilla, 1986)
En cuanto a la ictiofauna, se estima en más de 300 especies que habita temporal
o permanentemente en los estuarios mexicanos, los que sobresalen por su
elevada riqueza faunística con la laguna Madre con 78 especies, Tamiahua con
105, Tuxpan-Tampamachoco, con 99, Alvarado con 89; Sontecomapan, con 98
y sobre todos y las más importante la laguna de Términos, con 122 (Bozada y
Morales, inédito; Yáñez-Arancibia et al., 1988). Dentro de las especies más
destacadas se encuentran: el bagre boca chica (Ariopsis felis), el bagre prieto
(Cathrops
melanopus),
el
robalo
(Centropomus
paralielus),
el
sagro
(Anchrosargus probatocephalus) la lebrancha (Mujil curema), las mojarras
(Eusinostomus gula, Eugermis plumeri y Diapterus rhombeus), el ronco
(Bairdiella ronchus), la corvina (Bardiella chrysoura).
En cuanto a moluscos se refiere se ha identificado 71 especies de Tamiahua;
174 en la laguna de Términos y 95 en los sistemas lagunares tabasqueños.
l.l.l.2 Humedales, Manglares y Pastos Marinos.
Las olas y mareas controlaron los ritmos biológicos de uno de los más vastos
reservorios de nutrientes y energía del litoral de golfo: los humedales conteros,
donde en México más del 50% de sus humedales se encuentra en el golfo,
siendo en los estados de Tabasco y Campeche donde se encuentra la mayor
extensión de ellos.
Investigaciones realizadas en las últimas décadas, sugieren el hecho de que se
trata de ecosistemas que poseen un alto nivel de productividad primaria neta,
comparado con otros ambientes de la zona costera; como en el caso de los
humedales de aguas dulces intermareales estadounidenses que se han
estimado valores en un oscilado rango de 1000 g/m 2 a 3500 g/m2 y, en algunos
casos, ciertos humedales pueden producir 4000 g/m 2 de materia viva (Wigham
et al., 1978). Sin embargo aquel papel ecológico de los humedales, como
mecanismos exportadores de nutrientes hacia los sistemas costeros del Golfo y
como base de las cadenas alimenticias siguen siento tema de estudio.
Lo que es indiscutible es el papel de estas comunidades vegetales como áreas
de crianza y refugio para las faces larvarias y juveniles de muchas especies de
peces y crustáceos de gran valor comercial y nutricional. Gracia y Soto (1986),
en sus investigaciones sobre los ciclos de vida de los camarones peneidos de la
región de la laguna de Términos-Sonda de Campeche, han puesto en claro la
importancia de los humedales en las fases postlarvales y juveniles de estos
crustáceos.
En México el estudio del valor ecológico de los humedales del Golfo se ha
orientado también, a conocer su importancia como hábitat de plantas y animales,
por ello se sabe que los pantanos costeros de Tabasco y Campeche albergan a
45 de los 111 especies de plantas acuáticas reportadas para México, lo que la
convierte en la reserva de plantas acuáticas más importante de Mesoamérica
(Lot y Novelo, 1988). También se conoce la riqueza de peces de agua dulce ya
que de las 500 especies de agua dulce enlistado para América Central, a México
corresponden 367 representando el 73%, y de ellas el 57% se encuentran en la
región del Golfo de México (Miller, 1986).
Para algunas especies, los humedales resultan vitales de las que dependen
completamente para su alimentación, reproducción y crecimiento. Para otras
solo constituye estaciones de tránsito y áreas de refugio donde pasan periodos
cortos, aunque críticos de su ciclo de vida. En el caso de algunas especies raras,
amenazadas y en peligro, los humedales representan la última zona de refugio.
El valor de los humedales como hábitat, que comprende a la estructura y a la
diversidad de sus especies vegetales y animales, a sus patrones espaciales y a
su zonación vertical y horizontal, es tal vez su mayor aporte a la economía del
Golfo de México, independientemente con su vinculación energética y
económica con las pesquerías del alto valor comercial (Herzig, 1987).
Imagen humedales costeros
I.I.2 Corrientes Marinas en el Golfo de México.
En el Golfo Oriental, las capas superficiales a profundidades entre los 150 y
250m, presentan salinidades máximas entre los 36.7 y 36.8%, debido a la
presencia de las Aguas Subtropicales Subyacentes transportadas del Caribe por
la Corriente de Lazo. Por otro lado el Golfo Occidental sus capas por encima de
los 250m presentan salinidades de 36.4 y 36.5%. A profundidades superiores las
características de temperatura y salinidad se encuentran muy bien definidas.
(Toledo Ocampo, 2005)
La corriente del Lazo y sus anillos ciclónicos y anticiclónicos asociados que
transporta del Caribe hacia el Golfo Oriental entre los estrechos de Yucatán y
Florida, volúmenes de aguas estimados entre 29 y 33 Sv (1Sv= 106m 3s-1),
constituyen los mecanismos primarios que movilizan, distribuyen y dispersan las
masas de agua en el Golfo. (Elliot, 1982; Forristal et al., 1992). Estos fluidos
tienen un papel importantísimo en la circulación, en la renovación y en los
balances térmicos y salinos en sus masas de agua superficiales; en la
climatología y en la hidrología de una vasta porción de sus regiones oriental y
occidental; en la dinámica de sus procesos costeros; entre otros, además de su
importancia en las pesquerías de sus sistemas estuarinos. Esta suma de factores
hace del Golfo de México un gran almacén de energía calórica.
Por otro lado en la circulación costera en la zona sur del Golfo de México (nuestro
sitio estudio), diversos estudios demuestran que en estas regiones la circulación
se encuentra regida principalmente por el viento y el aporte de ríos (Weisberg,
2001). Donde el clima durante los meses invernales, masas de aire polar se
propagan al sureste del continente americano. Estos frentes fríos generan
vientos predominantes del norte que afectan de forma sinóptica al Golfo, los
cuales ejercen su influencia en la dinámica costera generando una circulación
ciclónica. En contraste durante el verano la situación climática cambia
radicalmente, pues sistemas tropicales se propagan del sureste y con ello vientos
de la misma dirección y condiciones más húmedas. (Zabala, 2003).
La circulación en la plataforma de Yucatán y frente a la costa de Campeche
tiene como característica ser muy persistente hacia el oeste y suroeste
respectivamente, y no se observa que cambie de dirección como en el resto de
la plataforma del Golfo de México. Esta persistencia de la corriente sobre la
plataforma puede atribuirse parcialmente a los efectos de la corriente de Yucatán
(Enríquez, et al. 2010).
Imagen de corrientes
I.2 Metales Pesados.
I.2.1 Fuentes de los metales pesados.
Entre los contaminantes más intensamente estudiados en el ambiente costero
están los metales potenciales tóxicos, estos pueden ser divididos en dos grupos:
metales de transición, tales como el cobalto, cobre, manganeso, y zinc, los
cuales son esenciales para el metabolismo en bajas concentraciones, pero que,
en concentraciones elevadas pueden llegar a ser tóxicos; y los metales y
metaloides, siendo el plomo, cadmio, mercurio, arsénico, selenio y estaño parte
de este grupo, los cuales generalmente no son requeridos para el metabolismo
y son tóxicos en bajas concentraciones.
Los metales entran al océano costero a través de diversas rutas, mayormente a
través del aporte fluvial, atmosférico, deposición y numerosas actividades
antropogénicas. La transferencia de los metales hacia la zona costera y marina
involucra la transferencia física de cada metal disuelto o particulado por medio
del transporte de advención del agua.
Por otro lado, existe una variedad de criterios para clasificar a las fuentes que
suministran o movilizan a los metales en el ambiente marino y costero. Se tiene
criterios muy simples como considerar a las actividades que involucran o no al
hombre (fuentes atropogénicas o naturales), o bien fuentes que están o no
identificadas y localizadas (puntuales y no-puntuales). Igualmente existen
estudios que consideran en particular el tipo de proceso que origina la
movilización o emisión de los metales hacia el ambiente. Como quiera que sea,
se ha logrado establecer que los metales llegan al mar, vía procesos naturales y
mediante las actividades humanas a través de las aguas de escurrimiento de
ríos, deposición directa, vía atmosférica y desde el fondo marino.
Los principales que aportan los metales pesados en el ambiente acuático son el
intemperismo o meteorización de las rocas, la degasificación, el volcanismo
terrestre y el submarino, y los procesos relacionado con los sedimentos marinos.
Para la mayoría de los metales, se tiene que la fuente dominante hacia el medio
marino son las aguas de escurrimiento, siendo excepción en el caso de algunos
metales como el mercurio y el plomo, cuya ruta atmosférica es importante y
significativa.
Wittman y Forstner (1975) dividen en cinco diferentes tipos de fuentes a partir de
las cuales se genera la contaminación por metales en el ambiente:
1. Intemperismo geológico
2. Los procesos industriales minero-metalúrgicos
3. La producción de cemento y consumo de combustibles fósiles
4. La utilización de metales y componentes metálicos
5. La lixiviación de los metales desde los depósitos de desperdicios sólidos
y basura en general.
Esta clasificación celebra ser ilustrativa en cuento al origen de los metales que
más tarde genera problemas potenciales de contaminación. A continuación se
mencionan las principales fuentes de suministro de metales para la zona costera
del Golfo de México.
I.2.1.1 Intemperismo Geológico
El conocimiento actual que se tiene sobre el intemperismo es esencialmente
cualitativo, y ello se debe, por una parte a la complejidad con que se producen
los procesos químicos que intervienen en este proceso y por el otro, la dificultad
de relacionar el tiempo con las observaciones en dichos procesos.
Considerando el destino que puede tener el material intemperizado, Siegel
(1974) presenta tres tipos de productos básicos de la desintegración y
descomposición de materiales de la corteza terrestre:
a) Material detrital que puede ser erosionado y transportado a zonas de
deposición temporales o finales.
b) Material soluble o particulado que se incorpora al sistema hidrológico y
se mantiene en forma soluble o en suspensión coloidal hasta que
reacciona químicamente para formar sólidos o interaccionar físicamente
para construir masas coloidales más grandes.
c) Material detrital, soluble y en suspensión el cual permanece en el sitio de
intemperización o en las cercanías de éste y se desarrolla como parte del
suelo residual.
La movilidad está en función de la naturaleza de la roca original, el tipo de
proceso químico que actúa y las condiciones físicas y químicas en el ambiente.
Realizando una comparación entre una roca intemperizada y la no intemperizada
con relación a la composición del contenido mineral en aguas que transportan
los productos del intemperismo, Anderson y Hawkes (1958) encontraron el
siguiente orden de movilidad de los siguientes productos:
Mg > Ca > Na > K > Si > Al > Fe
Harris y Adams (1965) encontraron que la composición mineralógica es el factor
dominante que controla la movilidad relativa de metales como el calcio, sodio,
potasio, rubidio y torio durante el intemperismo; el calcio y sodio de hallan
concentrado en los minerales máficos y la plagiocasa, de manera tal que éstos
elementos son liberados y movilizados durante los estadios tempranos del
intemperismo. El potasio y el rubidio se hallan concentrado en la ortoclasa y el
torio en los minerales resistentes, por lo que estos tres metales con movilizados
solamente en los estadios intermedio y final de intemperismo.
Por otra parte metales como el litio, cobre, manganeso y zinc son generalmente
enriquecidos como resultado de la interacción con los minerales arcillosos.
Aunque el intemperismo natural de las rocas y suelos de la corteza terrestre
conduce al establecimiento de los niveles básicos o de referencia, en
determinadas regiones existen zonas específicas donde hay depósitos
metalíferos en los que se tienen niveles de concentración elevados de cientos
metales, tanto en el agua como en sedimentos asociados. En algunos casos, se
tienen mapas geoquímicos sobre la distribución y concentración de metales de
interés comercial. Estos mapas regionales han sido complicados para algunas
áreas y están basados en datos analíticos de los elementos de interés, reflejando
así la composición natural de los suelos y rocas. Un ejemplo es en el Golfo de
California, el mapa geoquímico de la plata ha permitido establecer un nivel básico
de los sedimentos superficiales de <1.5ppm.
I.2.1.2 Efluentes de la minería.
Los efectos severos que producen los efluentes de la explotación de las minas
sobre la calidad del agua en los ríos y lagos, así como en la biota que en ellos
habitan, han sido muy bien documentados y conocidos desde principios de este
siglo (Forstner y Wittmann, 1979). Entre los principales metales involucrados en
incidentes graves sobresalen los provocados por el plomo, zinc arsénico y cobre.
En la actualidad y con la llegada de nuevas y modernas técnicas de extracción y
procesamiento de los minerales, así como consecuencia de la gran demanda
mundial de ciertos metales, el hombre moviliza cada vez mas un mayor número
y volumen de éstos.
Tabla
Tabla xxx Tasas de movilización de algunos metales involucrados en
intemperismo, la minería e inventario en los océanos. (Phillipis, 1980).
Tasa geológica
Minería
Total en los océanos
toneladas/año 103
toneladas/año 103
toneladas/año 103
Hierro
25000
395000
4110
Manganeso
440
8150
2740
Cobre
375
6000
4110
Zinc
370
5320
6850
Níquel
300
481
2740
Plomo
180
3200
41
Molibdeno
13
74
13700
Plata
5
9
137
Mercurio
3
10.5
68
Estaño
1.5
227
14
Antimonio
1.3
65
274
Cadmio
-
17
68
Elemento
En la tabla xxx se presenta una lista que permite tener una idea cuantitativa de
la magnitud de cada metal que es movilizado anualmente a nivel global en el
planeta. Ahí se puede demostrar la influencia de las actividades realizadas por
el hombre sobre la movilización de los metales en la corteza terrestre. Es
evidente que la actividad mineral está incrementando la movilización de la
mayoría de los elementos de manera significativa, sobre la producida por el
intemperismo geológico natural.
El cobre por ejemplo, el cual es un elemento que es tóxico en ciertas formas
químicas y en altas concentraciones en el ambiente acuático, está siento
movilizado diez veces más de los estimado por los mecanismos del
intemperismo natural. Por otra parte metales altamente tóxicos como el mercurio
y la plata parecen ser movilizados en menor cantidad, pero que de cualquier
forma rebasan a los procesos naturales.
Es indispensable señalar que no todos los metales movilizados por las
actividades inducidas por el hombre, representan necesariamente un riesgo
inmediato para el ambiente acuático, aunque el potencial para transformarse en
contaminantes de las aguas es extremadamente elevado en algunos casos.
Siguiendo analizando los datos de la tabla xxx encontramos una estimación de
la masa total de cada metal presente en los océanos. El riesgo que provoca la
movilización de los metales puede ser estimada comparando la tasa de
extracción del metal con el contenido correspondiente del metal en los océanos
(Phillipis, 1980). Con base a este criterio, se tiene que el plomo, hierro y estaño,
muestran al parecer un elevado potencial de contaminación, mientras que el zinc
y cobre exhiben una menor amenaza.
Sobre un contexto global de la región del Golfo de México y áreas adyacentes la
deposición de los desechos minero-metalúrgicos puede ser un serio problema;
en la región se hallaban a principios de los ochentas, 56 centro mineros (UNEP,
1982), sin embargo se carece de información disponible acerca de impacto de
las operaciones en el ambiente marino de la zona o de las descarga de los
efluentes al mar.
I.2.1.3 Efluentes Industriales.
Existe una numerosa cantidad de efluentes industriales que contribuyen al
enriquecimiento de los metales en el medio ambiente acuático, en la tabla zzz
permite mostrar los principales metales utilizados según el tipo de industria. En
la mayoría de los metales enlistados se tiene que estos con empleados
ampliamente en diversas ramas industriales como es la del refinado del petróleo,
la producción del acero y la relacionada con la producción de fertilizantes. En
cambio otras industrias como la textil y las tenerías funcionan sobre la pase de
un metal especifico como sería el plomo en este caso.
Con el objetivo de evaluar los aportes relativos de los distintos efluentes según
el tipo de industria de han realizado estudios, donde mediante el análisis y la
determinación de las concentraciones de metales en diferentes tipos de
efluentes industriales; la industria del procesamiento del pescado, tiene al
parecer la peculiaridad de desechar aguas enriquecidas en zinc. Este último tipo
de actividad en el Golfo de México puede ser de notoria e importante de
considerar si se toma en cuenta el número de plantas de este tipo que existen
en la zona costera de la región.
Tabla zzz Metales empleados según el tipo de industria (Forstner y Wittmann.
(1979).
Cd
Celulosa y papel
Cr
Cu
X
X
Fe
Hg
Mn
Pb
Ni
X
X
X
Sn
X
X
X
X
X
X
Química
X
X
X
X
X
X
Fertilizante
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Acero
X
X
X
X
Fundidora no-ferrosa
X
X
Motriz
X
X
Refinerías
de
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Zn
X
Petroquímica
X
V
X
X
X
X
X
X
X
petróleo
Cemento
X
Textil
X
Tenerías
X
Termoeléctrica
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
I.2.1.4 Efluentes domésticos.
De manera general se considera que las aguas de desecho doméstico
constituyen, la fuente más grande de metales en los ríos y lagos (Fosrtner y
Wittmann, 1079). Estos efluentes están conformados por a) aguas no tratadas
o tratadas sólo mecánicamente; b) sustancias las cuales han pasado a través de
los filtros y plantas de tratamiento biológico, ya sea solubilizadas o bien como
partículas finamente divididas; y c) sustancias que son servidas mediante un
emisor y que descargan en la zona costera, ya sea en la orilla o aguas adentro.
Las partículas
sólidas de las aguas residuales provocan apreciable
enriquecimiento de varios metales en la carga de los sólidos suspendidos en las
aguas naturales. Fosrtner y Wittmann, (1079) en su revicion, presentan la
siguiente concentración promedio para los sólidos particulados residuales: níquel
60ppm, cromo 240ppm, cobre 700ppm, plomo 450ppm, zinc 2600ppm, cadmio
10ppm, plata 20ppm; siendo en los últimos cinco metales las concentraciones de
quince a doscientas veces más elevadas que las correspondientes a las rocas
de la corteza terrestre. Este enriquecimiento se debe a la corrosión que ocurre
dentro de la red urbana de suministro de agua.
También se ha señalado que el empleo de detergentes provoca contaminación
por metales. Angino et al. (1970) encontraron que la mayoría de los detergentes
con enzimas contienen cantidades importantes de metales (Fe, Mn, Cr, Co, Zn,
Sr, y B); en varios de los detergentes de ha detectado la presencia de arsénico
en niveles que oscilan entre los 31 y 73 ppm. Debido a las aguas de desecho
que contienen detergentes se incorporan al sistema de drenaje urbano y a que
la mayoría de las plantas de tratamiento no separan el arsénico, este elemento
puede constituirse como un serio problema de salud en aquellos sistemas donde
se recicla el agua.
En caso particular del Golfo de México, existe una escasa información
concerniente al aporte de metales a través de la aplicación de fertilizantes. Pero
en 1979 Forstner y Wittman mencionaron que el uranio, un elemento relacionado
con la presencia de fertilizantes fosforados, presentó en las aguas del río
Mississippi concentraciones que exceden por más de veinte veces las del rio
Amazonas.
I.2.1.5 Emisiones Atmosféricas
Los procesos naturales y los relacionados con las actividades humanas,
producen particulados atmosféricos con contenidos metálicos importantes.
Dependiendo de las condiciones prevalecientes, estos particulados pueden ser
transportados por vientos a grandes distancias; sin embargo, estos materiales
están sujetos a eventos que finalmente los depositan en la litosfera por
precipitación directa, pluvial o incluso nevadas.
De los numerosos estudios que existen sobre el papel que juega el transporte
atmosférico como fuente de metales pesados, sobresale el aporte del plomo, el
cual se ha logrado demostrar su presencia en los hielos del Polo norte y
Groenlandia, donde se han detectado concentraciones de 0.200 µg Pb/kg de
hielo (Murozumi et al., 1969). También se ha encontrado un enriquecimiento
característico del plomo en las capas superficiales del océano mundial. Lo
anterior pone de manifiesto el hecho de que la contribución atmosférica lejos de
suponerse insignificante para lagunas regiones del hemisferio norte, llega a ser
incluso la principal fuente de suministro de algunos metales.
En este caso los metales con liberados hacia la atmosfera en forma particulada
y como parte de vapores, durante la quema de combustibles fósiles (carbón
mineral, petróleo, gas natural) y de la industria cementera y minero metalúrgica.
En el caso de las termoeléctricas sólo parece tener repercusión a nivel regional,
en cuanto a constituirse como fuente de metales hacia el ambiente. De igual
manera las fuentes geotérmicas y erupciones volcánicas, provocan también una
notable contaminación atmosférica en regiones donde éstas se presentan.
I.2.1.6 Fuentes Especiales
Existe una variedad de fuentes aportadoras de metales pesados las cuales no
pueden ser explícitamente subdivididas como fuentes puntuales o no puntuales.
Tal es el caso de la corrosión del hierro, que ocurre cuando la oxidación
atmosférica provoca la disolución del hierro en presencia de la humedad, la cual
actúa como un electrolito. Así la corrosión es acelerada en la zona costera donde
el viento que transporta las sales aumenta la conductividad del electrolito, otro
fenómeno que facilita los efectos de corrosión electroquímicos es la presencia
de gases ácidos que generan precipitaciones ácidas.
Por otro lado, las actividades de perforación petrolera que se caracteriza por la
utilización de sustancias químicas (lodo activado), que contiene elementos que
pueden generar un problema de contaminación potencial entre las cuales estaría
la de contribuir con metales en los fondos marinos, por tanto esta actividad
representa una fuente especial también.
En las embarcaciones el tributil estaño es un componente activo en las pinturas
utilizado como anti-incrustante, que es gradualmente liberado desde las
superficies de las embarcaciones, donde se esté aplicando. A pesar de su vida
media ambiental breve, éste puede alcanzar concentraciones relativamente altas
en el agua de mar, particularmente en las bahías y puertos donde permaneces
navíos por periodos que pueden ser suficientes, si se considera además que las
aguas de estos puertos semicerrados son más activas. El tributil estaño es
extremadamente tóxico para algunos organismos marinos y ha causado daños
severos a las pesquerías de ostión en Inglaterra y Francia.
I.2.2 Efectos de los Metales
A diferencia de otras sustancias como los plaguicidas y los radioisótopos
artificiales, los metales de hallan presentes formando parte de los seres vivos y
de la corteza terrestre. Los efectos adversos de los metales dependen de su
interacción con los organismos o las comunidades en su totalidad. Existe un
balance muy delicado entre los organismos y el ambiente, el cual está
determinado por la utilización de los metales en los procesos catalíticos que
ocurren en la célula y las bioacumulación de estos niveles tóxicos. Este balance
está influenciado no solamente por la abundancia y disponibilidad de los metales
en la corteza terrestre, sino también por las transformaciones que sufren estos
elementos a consecuencia de las alteraciones fisicoquímicas y biológicas que
provocan o aceleran las actividades humanas.
Existen muchos factores que tienen influencia sobre la toxicidad de los metales
en los organismos acuáticos. Por mencionar éstos pueden dividirse en factores
de tipo fisicoquímico y biológico. Los primeros involucran parámetros que afectan
a la especiación química de los metales, con la presencia de otros metales y
otros contaminantes como plaguicidas
o hidrocarburos. Por otra parte los
factores biológicos que influyen o que tiene relación con los efectos de los
metales que están estrechamente vinculados con las condiciones propias de los
organismos como son la edad, peso, talla, sexo, estadio, madurez gonádica,
capacidad de adaptación, hábitos alimenticios, entre otros.
Los efectos de los metales en los organismos en general se caracterizan por las
perturbaciones que sufren una amplia variedad se sistemas enzimáticos en los
comportamientos intracelulares. Estas manifestaciones tóxicas han sido
observadas en todos los animales estudiados, incluyendo organismos acuáticos
y al hombre mismo (Páez-Osuna 2005).
En los organismos marinos como los peces, por ejemplo, varían su respuesta
hacia los metales, la única generalización que se hace es que en tal sentido, es
la referente a que los salmónidos tienden a ser más sensibles que los ciprinidos
(Alabaster, 1971). Una de las primeras hipótesis que se maneja para explicar la
toxicidad de los metales en peces, es que, ésta es originada por la asfixia que
sobreviene de la coagulación de las mucosidades sobre las branquias (Jones,
1964), pero ello sería justificado a grandes concentraciones, pero no para
concentraciones menores, donde la hipótesis es ciertamente una sobresimplificación (Alabaster y Lloyd, 1980).
I.2.2.l Efecto de Cadmio, Cd
El cadmio es ampliamente distribuido en niveles muy bajos al medio ambiente.
Hasta donde se sabe se considera como un metal no esencial para los humanos,
plantas y animales. El cadmio se acumula principalmente en el hígado y riñón de
los organismos y se tiene conocimiento que lesiona principalmente los
mecanismos de regulación de los iones más que afectar las funciones
respiratorias nerviosas (Hallawell, 1989). Evidencias recientes en estudios de
hipocalcemia inducida por cadmio, sugieren que la reducción de las
concentraciones de calcio en el plasma debe ser responsable directa de la
mortalidad (Roch y Maly, 1979). No obstante el cadmio puede ser eliminado de
los tejidos después de dosis intermitentes o una simple exposición, grandes
cantidades absorbidas pueden ser rápidamente adquiridas, pero lentamente
eliminadas, así los organismos pueden sobrevivir a exposiciones de periodos
cortos y grandes dosis para morir subsecuentemente.
En una investigación sobre toxicidad aguda el cadmio en el pez estuarino
Ambassis commersoni se observó malformación de los ojos, lo cual condujo a la
muerte de los organismos (Pragatheeswaran et al., 1989), adicionalmente se
notó un agotamiento caso total del contenido de glucógeno en los músculos y el
hígado, además de cambios en la conducta antes de la muerte de los peces.
Estos últimos aspectos han sido previamente observados en otras especies
como Heteropneustes fossilis (Sastry y Subhadra, 1982) y Salmo gairdneri
(Larson et al., 1984)
Ooi y Law (1989) encontraron que la extensión de los cambios histológicos en el
riñón del pez marino Mylo macrocephalus después de administrarles cadmio,
está relacionada con el tiempo de exposición y el número de dosificaciones. Una
dosis de 7.5 µg/kg en el organismo administrado intra-peritonealmente fue lo
suficientemente fuerte para producir lesiones renales severas en el pez, las
observaciones al microscopio revelan una deformación temprana de los bordes
del riñón, atrofia en el citoplasma basal y picnosis nuclear en los túbulos, así
como cambios necróticos en los corpúsculos renales.
En comparación con otros organismos se han realizado pocos estudios sobre los
diversos aspectos de toxicidad del cadmio en crustáceos, solamente en estos
últimos años se han efectuado estudios al respecto. Burton y Fisher (1990)
investigaron los efectos del cadmio en el camarón Palaemonetes pugio, y
observaron que este metal es ligeramente más tóxico en los juveniles que en los
adultos. La CL50 (48 horas) para los camarones juveniles de fue de 1.3 mg/L un
nivel cuatro veces menor al obtenido por Eisler (1971) para adultos de Panulirus
bulgaris. Eisler (1985) en su revisión sinóptica del cadmio en peces e
invertebrados, señala que los crustáceos decápodos son el grupo marino más
sensible en pruebas a corto plazo.
El cadmio se ha observado que también provoca efectos adversos en los
cangrejos, por ejemplo en las especies Uca annulipes y Uca triangularis de ha
notado una respuesta inhibitoria en la tasa de respiración de estos crustáceos,
siendo después del mercurio, el cadmio, el metal que provoca los efectos mas
pronunciados (UmaDevi y Prabhakara, 1989).
Ramírez et al. (1989) estudiaron los efectos del cadmio en la respiración y
sobrevivencia del cangrejo Callinectes similis, una especie que se halla presente
en el Golfo de México; la CL50 (96 horas) encontrada fue de 6.35 mg/L y 73.69
mg/L para el cadmio, el cual es menor al presentado por Frank y Robertson
(1979) el cual fue de 11.6 mg/L en Callinectes sapidus, donde la diferencia puede
ser explicada, por el hecho de que los primeros autores realizaron las pruebas
con agua lagunar y los segundos con agua artificial o en su caso de trata de
diferencias propias de casa especie.
Ramírez con su equipo de trabajo señalan que en todas las concentraciones
probadas, el cadmio produjo un incremento en el consumo de oxígeno, lo cual
ha sido interpretado como el aumento en la actividad locomotora y el sistema de
ventilación. Estos resultados permiten sugerir a los autores, que ocurre una
alteración en los mecanismos que controlan la transferencia de oxígeno, la cual
puede ser el resultado de una reducción en la eficiencia de la transferencia de
oxígeno sobre las branquias, o bien, de una constricción vascular en capilares
branquiales, lo cual a su vez provoca una cierta irregularidad en el intercambio
de gases.
Un incremento en la actividad de la enzima acetilcolinesterasa fue observado en
los ganglios torácicos del cangrejo Baryteophusa guerini a los 4 días que fue
expuesto a concentraciones subletales de Cd, pero después de 15 días esta
enzima fue inhibida (Reddy y Venugopal, 1993). Posteriormente, Devi y
Fingerman (1995) encontraron que la actividad de la misma enzima decreció en
el decápodo Procambarus clarkii a partir de 24 horas de exposición, sugiriendo
que la inhibición de la unión de la acetilcolina a sus receptores es el mecanismo
primario de neurotoxicidad del Cd.
En estos crustáceos como en otros organismos, el metabolismo de los
carbohidratos es de gran importancia para la obtención de energía necesaria
para cualquier actividad metabólica como crecimiento, reproducción, etc. De
acuerdo a lo anterior, Fingerman y su equipo (1996) señalan que la exposición
crónica de las poblaciones al Cd puede alterar significativamente la hormona
CHH, que es la reguladora del metabolismo de los carbohidratos en crustáceos,
e inducir cambios degenerativos en el hepatopáncreas que dan como
consecuencia una reducción de la síntesis de las enzimas digestivas.
Por otro lado, estudios experimentales sobre el efecto del cadmio en el cultivo
de algas (diatomeas) Asteriomella Formosa, se encontró que 2mg/L del metal
redujeron el crecimiento de estas, mientras que las poblaciones expuestas a más
de 10mg/L inhiben su crecimiento en un día (Conway, 1978). En estudios de
campo de comunidades de plancton, se encontró que la fotosíntesis del
fitoplancton y la producción primaria es reducida por concentraciones tan bajas
del cadmio como de 0.2mg/L y la comunidad del zooplancton es afectada en su
estructura en concentraciones de 5mg/L o menos. (Marshall y Mellinger, 1980).
I.2.2.2 Efectos del Cobre, Cu
El cobre, así como un grupo de metales pesados, es un elemento esencial para
la vida de los organismo, ya que forma parte de la estructura de más de treinta
enzimas y otras moléculas biológicamente importantes (Harris, 1991).
Siendo uno de los metales más estudiados, su toxicidad es atribuida
principalmente al ión Cu (II), el cobre forma complejos fácilmente con una gran
variedad de sustancias que de hallan tanto en aguas limpias y contaminadas,
también es absorbido con cierta facilidad por el material suspendido. Estas
propiedades y las dificultades relacionadas con la separación de las especies
químicas influyen y tiene que ver con la variabilidad sus formas presentes.
Uma-Devi y Prabhakara-Rao (1989), observaron que al igual que el mercurio,
cadmio y zinc, el cobre provoca un efecto inhibitorio importante en el
metabolismo respiratorio de los cangrejos Uca annulipes y Uca triangularis , es
interesante los señalado por los autores en el sentido de que el efecto fue más
pronunciado en organismos que procedían de una zona no contaminada, que en
los provenientes de un medio contaminado, esto nos permite suponer una cierta
capacidad de adaptación de los organismos en general.
Hebel et al. (1997) observaron daños ultraestructurales provocados por el Cu, en
las células de las branquias de Carcinus maenas manifestado por una
hiperplasia y necrosis, teniendo tales daños consecuencias sobre la regulación
iónica y osmótica, así como en los procesos fisiológicos de la respiración y
circulación.
En el caso de los vertebrados marinos, los datos sobre la CL50 (96 horas) cubren
un amplio rango de valores desde 0.1 ppm para Pseudopleuronectes americanus
(EPA, 1980b) a 20 ppm para Fundulun heteroclitus (La Roche, 1974).
El efecto de la contaminación del cobre sobre la producción de lipofucsina ha
sido estudiado en el elasmobranquio Torpedo marmorata (Aloj-Totaro et al.,
1985). La correlación del nivel de contaminación del cobre con el porcentaje del
citoplasma ocupado por gránulos de lipofucsina, ha permitido demostrar que el
cobre induce un deterioro celular. Adicionalmente este equipo de trabajo ha
descrito el efecto del cobre sobre las mitocondrias del sistema nervioso central
del mismo elasmobranquio, encontrándose una degeneración que consistió en
modificaciones estructurales y funcionales en las mitocondrias de las neuronas
de varias áreas del sistema nervioso central.
Respecto a los efectos subletales existen algunos estudios referentes sobre todo
del bivalvo molusco Mytulus edulis, una de las especies más investigadas en los
últimos años, desde que se propuso como bioindicador de la contaminación
costera (Goldberg, 1975). En las investigaciones recientes se encuentran
diversos tipos de efectos subletales en el mejillón, que va desde la disminución
del ritmo cardiaco y de la tasa de filtración (Grace y Gainey, 1985),
deformaciones de la concha (Sunila y Lindstrom, 1985), hasta disminución de la
movilidad e inhibición respiratoria de los gametos (Earnshaw et al., 1986).
En otras especies marinas como las diatomeas se ha observado por ejemploen
Nitzchia clasterium y Asterionella glacialis, una disminución de la división celular
y de la fotosíntesis; incluso se logró demostrar que la adición al medio algal de
iones trivalentes (como aluminio, hierro y cromo) o divalentes (como magnesio y
cobalto) proporcionan una considerable protección contra la toxicidad del cobra
(Stauber y Florence, 1987).
I.2.2.3 Efectos del Cromo, Cr
El cromo se encuentra distribuido en el aire, agua, suelo y en la corteza terrestre.
La forma trivalente y sus sales son usualmente la forma más estable. Las sales
de la forma hexavalente con las menos estables y más reactivas biológicamente
(Hellawel, 1989). Las altas concentraciones de cromo en el ambiente se deben
a las emisiones industriales, las descargas de efluentes industriales, los lodos de
perforación, la combustión de combustibles fósiles, y la incineración de solidos
municipales. En el medio marino, las formas hexavalentes Cr+6 son las que
conforman la especie dominante (Burland, 1983).
Virtualmente se dice que todos los alimentos contiene cromo en niveles de 0.5
ppm peso húmedo. La estimación diaria de ingreso de cromo en humanos es de
0.03 a 0.1 mg/persona/día. Esto es a que el cromo trivalente es esencial para los
seres humanos y se requiere de tal elemento para tener un balance normal en el
metabolismo del colesterol, la insulina y la homeostasis de la glucosa.
La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) de los Estados
Unidos de América reporta en el proyecto “Mussel Watch” para mejillones y
ostiones de 169 sitios, una concentración de 0.25 ppm con base a peso húmedo
(NOAA, 1989).
La toxicidad asociada con el cromo se debe principalmente a una exposición
industrial a los compuestos de cromo hexavalentes. Esta forma irrita la piel y la
sensibiliza. Cuando los trabajadores en la producción de cromatos y pigmentos
con cromo de exponen a concentraciones de o.1mg/m 3 en el aire, pueden
desarrollar cierta incidencia de cáncer de piel.
Altas concentraciones de cromo en el medio ambiente son debidas a las
emisiones industriales, a los desechos urbanos, a la incineración de solidos
municipales y a los desechos peligrosos.
En peces marinos, el cromo hexavalente provoca problemas respiratorios y
descoloración en sus tejidos. Taylor et al. (1985) encontraron una CL50 (96hr) de
47 ppm en las especies Limanda limanda y Chelon labrosus. El intervalo de 5-
100 ppm es representativo de la mayoría de los niveles de respuesta aguda
presentados en la literatura, para las dos especies químicas del cromo (Cr+3 y
Cr+6) en todos los tipos de organismos marinos.
En cuanto a los estudios de efectos subletales existen procos trabajos al
respecto. Kranz y Gerken (1987) encontraron en el pez Pleuronectes platessa
evidencia sobre alteraciones histológicas que consistieron en un aumento en el
número y una reducción en el tamaño de los centros melanomacrofagos en las
células del tejido esplénico, así como un aumento en el contenido de la melanina,
cuando fueron expuestos los especímenes por 27 días en K2Cr2O7 a 0-.5 y 2.0
ppm.
I.2.2.4 Efectos del Plomo, Pb.
El plomo, es el metal no esencial y uno de los metales más manejados por el
hombre. La mayoría de las sales de este metal son poco solubles, de allí que la
toxicidad aguda sea imposible de observarse bajo condiciones naturales, al igual
que otros metales su toxicidad está influida por la dureza de las aguas, pH, y la
presencia de materiales orgánicos, entre otros.
Las actividades toxicológicas directas del plomo orgánico e inorgánico en peces
han sido estudiados, entre otros, por Grandjean (1984) y Hodson el al (1984).
Los efectos crónicos y agudos del plomo incluyen efectos histopatológicos,
deformidades neurotóxicas, anemia hemolítica e inhibición en la síntesis de
hemoglobina, estos efectos ocurren en peces, aun en concentraciones bajas del
elemento en el agua como de 8µg/L (Davies el al. 1976).
Debido a que el plomo es un metal electropositivo, tiene una alta afinidad por los
grupos sulfhidrilo y enzimas que dependen de esos grupos son inhibidas en
presencia de plomo. Además, como metal divalente, es similar en algunos
aspectos al Ca y puede competir en los procesos celulares tales como la
respiración a nivel del mitocondrias y algunas funciones neurológicas (Landis y
Yu, 1999). Por otra parte, también se sabe que el plomo actúa con los ácidos
nucleicos, provocando un incremento o decremento en la síntesis proteica.
I.2.2.5 Efectos del Zinc, Zn.
El zinc forma parte integral de ciertas enzimas como la anhidrasa carbónica,
carboxipeptidasa y varias hidrogenasas. Entre los metales al zinc se le considera
de relativa baja toxicidad para los invertebrados acuáticos (Bianchini y Carvalaho
de Castillo (1999).
Existe una extensa información sobre la toxicidad del zinc, especialmente en
peces; en crustáceos, se ha observado una disminución de la actividad de la
NaK-ATPasa en las branquias posteriores de Chasmagnathus granulata en
concentraciones de 0.05 mg/L. Sin embargo, este efecto no ha sido observado
en otras especies como Homarus americanus, Carcinus maenas y Eriocheir
sinensis cuando fueron expuestos a Zn (Haya et al. 1983).
En concentraciones letales el zinc induce daños citológicos en las branquias y la
causa fisiológica de la muerte puede ser relacionada con el rompimiento de
procesos respiratorios y osmoreguladores, puesto que el Zn inhibe el transporte
del Cl a través del epitelio de las branquias (Paez-Ozuna y Frías-Espericueta
2001).
En peces marinos, la CL50 (96 hr) oscila entre 4.0-100 mg/L y los efectos del zinc
en general en los invertebrados marinos ocurren sobre un rango de
concentraciones menor de 1-10 mg/L (Taylor, 1981). Entre los efectos previos a
la respuesta letal en peces se tiene presencia de manchas obscuras y problemas
respiratorios menores.
En el caso de los crustáceos como el cangrejo Uca annulipes y Uca triangularis
se observaron que al igual que otros metales, el zinc también provoca efectos
inhibitorios en las tasas de respiración de los organismos. Hearnschaw et al.
(1986). Observaron que al igual que el cobre, el zinc provoca también cierta
inhibición respiratoria y un decremento en la movilidad de los gametos del
mejillón M. edulis.
I.3 Sedimentos Marinos.
I.4 Estándares de Referencia